인베스트먼트 주조로스트 왁스 주조(lost-wax casting)라고도 알려진 이 기술은 가장 오래된 금속 성형 기술 중 하나로 정확성과 다양성으로 존경받고 있습니다. 이 세심한 프로세스는 현대 제조에서 엄청난 의미를 가지며, 다른 방법으로는 생산하기 어려운 복잡하고 세밀한 금속 부품을 만들 수 있습니다.
매몰 주조의 정의 및 개요
매몰 주조의 핵심은 상세한 왁스 패턴을 생성한 후 여러 층의 세라믹 재료로 코팅하여 주형을 형성하는 것입니다. 금형이 설정되면 왁스가 녹거나 "유실"되어 원하는 최종 부품 모양의 구멍이 남습니다. 용융된 금속을 이 구멍에 부어 원래 왁스 패턴의 정확한 복제품을 만듭니다.
이 공정을 통해 높은 정확도, 미세한 디테일, 매끄러운 표면 마감으로 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다. 정밀 주조는 복잡한 형상과 뛰어난 표면 품질을 갖춘 부품을 제조할 수 있는 능력으로 인해 항공우주, 자동차, 의료, 보석 등 다양한 산업 분야에 적용됩니다.
인베스트먼트 주조 공정
1. 금형 제작: 정밀도의 기초
매몰 주조에서 다이 구조는 정밀도와 정확성이 구축되는 기반을 형성합니다. 다이는 매몰 주조 중에 최종 제품에 형태를 부여하는 템플릿 또는 금형 역할을 합니다.
금형 제작 재료
CNC 밀링 및 방전 가공(EDM)과 같은 정밀 가공 기술을 사용하여 정확한 사양의 금형을 제작합니다.
2.왁스 주입: 복잡한 패턴 만들기
왁스는 주입 시 유동성을 보장하기 위해 용융 상태에 도달할 때까지 먼저 가열됩니다. 그런 다음 액화된 왁스를 원하는 제품의 세부 사항과 치수를 복제하도록 세심하게 설계된 금형에 주입합니다.
이 주입과정은 왁스가 금형의 캐비티에 정확히 채워지도록 정확하고 조심스럽게 이루어져야 합니다. 왁스 주입에 사용되는 금형은 생성된 패턴의 일관성과 균일성을 보장하기 위해 높은 정밀도로 제작됩니다.
3.왁스 조립: 패턴 트리 형성
왁스 조립은 매몰 주조 공정에서 중요한 단계로, 개별 왁스 패턴이 중앙 스프루에 조심스럽게 배열되어 패턴 트리라고 알려진 것을 형성합니다. 이 중앙 스프루는 주조 중에 용융 금속이 흐르는 주요 채널 역할을 합니다.
인베스트먼트 주조의 왁스 조립 단계에서는 개별 왁스 패턴을 중앙 스프루에 정확하고 안전하게 부착하기 위해 다양한 기술이 사용됩니다.
일반적으로 사용되는 전문 기술 중 일부는 다음과 같습니다.
- 왁스 용접 또는 접착: 가열된 도구나 왁스재료를 이용하여 패턴을 스프루에 견고하게 접합시키는 과정입니다. 접합부분에 왁스를 살짝 녹여 강한 접착력을 만들어주는 과정입니다.
- 점토 또는 접착제 배치: 특정 접착제나 점토 같은 재료를 도포하여 왁스 패턴을 스프루에 부착하여 후속 단계에서도 제자리에 유지되도록 합니다.
- 고정 장치 또는 금형: 스프루의 지정된 위치에 왁스 패턴을 고정하도록 설계된 맞춤형 고정 장치 또는 금형을 사용합니다.
- 기계적 고정: 작은 핀, 막대, 기타 기계적 방법을 사용하여 왁스 패턴을 중앙 스프루에 물리적으로 단단히 부착합니다.
4.슬러리 코팅: 세라믹 쉘 만들기
왁스 패턴을 조립한 후 장인들은 액체 바인더에 부유하는 미세한 세라믹 입자의 혼합물인 세라믹 슬러리를 왁스 조립체 위에 꼼꼼하게 도포합니다.
이 공정에는 왁스 위에 슬러리를 겹쳐서 균일하고 일관된 코팅을 보장하는 작업이 포함됩니다. 이 단계는 세라믹 쉘의 기본 구조를 형성하기 때문에 중요합니다. 또한, 슬러리 코팅 공정을 여러 번 반복하여 쉘의 강도와 내구성을 강화합니다.
세라믹 슬러리가 도포되면 쉘은 건조 및 경화 과정을 거칩니다. 건조는 과도한 수분을 제거하는 반면, 경화는 세라믹 재료를 응고시켜 주조 단계에서 고온을 견딜 수 있게 만듭니다.
5. 스터코잉: 쉘 내구성 강화
인베스트먼트 주조의 스투코 공정에는 세라믹 쉘 표면에 스투코 재료를 꼼꼼하게 도포하는 과정이 포함됩니다. 목표는 쉘의 구조를 강화하고 후속 주조 단계에서 내구성을 높이는 것입니다.
- 장인이나 자동화 시스템은 원하는 두께와 질감에 따라 브러싱, 담그기, 스프레이 등의 다양한 방법을 사용하여 껍질 표면을 조심스럽게 코팅합니다. 치장벽토의 각 층은 꼼꼼하게 도포되고 다음 층을 추가하기 전에 건조되거나 굳어집니다.
- 이 과정은 여러 번 반복되어 필요한 두께와 강도를 얻기 위해 치장벽토 층을 쌓습니다. 목표는 주조 공정 중 고온과 응력을 견딜 수 있는 견고한 쉘을 만드는 것입니다.
- 모르타르는 표면 질감을 개선하여 더 부드럽고 정확한 최종 제품을 보장합니다. 또한 쉘의 무결성을 향상시키고 주조 단계에서 결함이 발생할 가능성을 줄입니다.
6.탈왁스: 왁스 제거
이 공정에는 세라믹 껍질을 고온에 노출시켜 왁스를 녹여 금형 밖으로 배출시키는 과정이 포함됩니다. 잔류 왁스가 최종 주조에 결함을 초래할 수 있으므로 이 단계는 매우 중요합니다.
인베스트먼트 주조의 탈왁스 공정 중 결함을 방지하는 맥락에서 세라믹 쉘의 무결성을 보장하고 주조 결함을 방지하기 위해 여러 기술이 사용됩니다.
- 제어된 가열 및 건조
- 진공 탈랍
- 오토클레이브 탈왁스
- 불활성 가스 분위기
- 퍼지 툴링 및 교반
7.Casting: 금속을 붓는 것
일반적으로 고온으로 가열된 금속을 재료의 녹는점과 흐름 특성을 고려하여 조심스럽게 세라믹 주형에 붓습니다. 용융된 금속은 왁스가 남긴 구멍을 채워 원하는 제품의 정확한 복제물을 만듭니다.
8.쉘 제거: 세라믹 쉘 깨기
가열이나 특수 용광로 사용을 통한 열충격은 껍질 분해를 돕습니다. 동시에 진동이나 쇼트 블라스팅과 같은 기계적 수단은 쉘 잔재물을 조각화하고 제거하는 데 도움이 됩니다.
9.Cut Off: 주조 부품 분리
최종 제품이 설계 사양을 충족하는지 확인하려면 컷오프 프로세스에서 정밀도가 가장 중요합니다. 장인들은 톱질, 전단, 기계 가공과 같은 특수 도구와 기술을 활용하여 주조 부품의 무결성을 손상시키지 않으면서 원치 않는 부분을 꼼꼼하게 제거합니다.
부품 분리의 정확성은 제품의 품질과 기능에 직접적인 영향을 미칩니다.
10.마무리: 주조된 부분을 다듬는다
매몰 주조 공정의 마지막 단계에서는 주조 부품을 원하는 상태로 정제하는 데 마무리 작업이 가장 중요합니다. 이 단계에는 흠잡을 데 없는 표면 마감과 정밀도를 달성하기 위한 연삭, 샌딩, 폴리싱과 같은 일련의 세심한 공정이 포함됩니다.
- 연삭에는 주조된 부품에서 과도한 재료나 결함을 제거하는 작업이 포함됩니다. 정밀 연삭 도구를 사용하여 정확한 형상과 치수를 보장하고 부품의 전반적인 품질을 향상시킵니다.
- 샌딩은 주조 공정에서 남은 거친 표면이나 가장자리를 부드럽게 만드는 데 중요한 역할을 합니다. 원하는 질감과 일관성을 얻기 위해 다양한 샌딩 기술을 사용하여 완벽한 외관을 보장합니다.
- 연마는 주조 부품에 매끄럽고 반사되는 표면을 부여하여 마감 처리를 제공하는 궁극적인 단계입니다. 이 공정은 고품질 최종 제품을 보장하는 동시에 미학을 향상시킵니다.
- 부품이 정확한 사양을 충족하는지 확인하기 위한 철저한 검사를 포함하여 마무리 단계에서는 품질 관리 조치가 엄격합니다. 모든 결함은 최고 수준의 우수성을 달성하기 위해 세심하게 해결됩니다.
11. 검사: 품질 표준 보장
매몰 주조의 품질 평가는 완벽한 최종 제품을 제공하는 데 중요한 세심한 프로세스입니다. 검사에는 모든 측면이 사전 정의된 표준과 일치하는지 확인하는 다양한 기술과 도구가 포함됩니다.
전문가들은 육안 검사, X-레이, 치수 검사 등의 고급 방법을 활용하여 주조된 제품을 면밀히 조사합니다. 치수, 표면 마감 또는 구조적 무결성의 결함, 불규칙성 또는 불완전성을 평가합니다.
